CN117795226A - 波动齿轮装置 - Google Patents

Abstract

波动齿轮装置(1)具备：刚性的内齿齿轮(2)；挠性的外齿齿轮(3)，其同轴地配置于内齿齿轮(2)的内侧；以及波动发生器(4)，其同轴地配置于外齿齿轮(3)的内侧，在外齿齿轮(3)的内侧组装有波动发生器(4)、以及约束或阻止该波动发生器(4)的旋转的制动机构(5)。由于将外齿齿轮(3)的内侧的空置空间用作制动机构(5)的设置空间，所以，能够不增加轴长而实现具备制动器的波动齿轮装置(1)。因而，通过利用波动齿轮装置(1)而能够实现轴长较短的扁平的带制动器的致动器。

Description

波动齿轮装置

技术领域

本发明涉及一种波动齿轮装置，特别地，涉及一种适用于与马达组合而构建轴长较短的带制动器的致动器的波动齿轮装置。

背景技术

利用波动齿轮装置的致动器一般为马达、制动器、检测器以及波动齿轮装置在轴线方向上排列而成的结构。例如专利文献1、2记载的那样，致动器隔着马达而在负载侧配置有波动齿轮装置、且在负载侧的相反侧配置有制动器及检测部。在专利文献1、2中，使用电磁制动器作为制动器，但是，作为制动器而已知MR流体制动器等流体制动器、其他形式的制动器(例如，专利文献3、专利文献4记载的制动器)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2020－205742号公报

专利文献2：日本特开2008－115896号公报

专利文献3：日本特开2009－264544号公报

专利文献4：日本特开2005－207544号公报

发明内容

关于致动器，若采用将波动齿轮装置、马达、制动器等在轴向上连结的构造，则轴长变长。难以抑制致动器的轴长的增加而实现其扁平化。

本发明的目的在于提供一种波动齿轮装置，适用于抑制带制动器的致动器的轴长而实现其扁平化。

本发明的波动齿轮装置的特征在于，具备：刚性的内齿齿轮；挠性的外齿齿轮，其同轴地配置于内齿齿轮的内侧；以及波动发生器，其同轴地配置于外齿齿轮的内侧，在外齿齿轮的内侧组装有波动发生器、以及约束或阻止该波动发生器的旋转的制动机构。

由于将外齿齿轮的内侧的空置空间用作制动机构的设置空间，所以，能够不增加轴长而实现具备制动器的波动齿轮装置。因而，通过利用该波动齿轮装置而能够抑制带制动器的致动器的轴长的增加并实现其扁平化。

附图说明

图1A是示出应用本发明的杯型的波动齿轮装置的一例的概要结构图。

图1B是示出波动齿轮装置的外齿齿轮相对于内齿齿轮的啮合状态的说明图。

图2A是示出制动机构的花键式的滑动引导部的一例的说明图。

图2B是示出制动机构的花键式的滑动引导部的一例的说明图。

图2C是示出制动机构的花键式的滑动引导部的一例的说明图。

图3A是示出制动机构的滑动引导部的另一例的说明图。

图3B是示出制动机构的滑动引导部的又一例的说明图。

图4A是示出组装有作为制动机构的MR流体制动机构的波动齿轮装置的概要纵剖视图。

图4B是示出组装有作为制动机构的MR流体制动机构的波动齿轮装置的概要纵剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对应用本发明的波动齿轮装置的实施方式进行说明。实施方式为将本发明应用于杯型波动齿轮装置的情况，但是，本发明同样还能够应用于礼帽型波动齿轮装置。另外，本发明还能够应用于具备2个内齿齿轮以及呈圆筒形的挠性的外齿齿轮的盘饼型波动齿轮装置。

参照图1A及图1B进行说明，波动齿轮装置1具备：刚性的内齿齿轮2，其呈圆环形；挠性的外齿齿轮3，其同轴地配置于该内齿齿轮2的内侧、且呈杯形；波动发生器4，其同轴地装配于该外齿齿轮3的内侧；以及制动机构5，其组装于外齿齿轮3的内侧。例如，内齿齿轮2固定于装置壳体6，波动发生器4为与马达轴7同轴连结且被输入高速旋转的输入侧部件，外齿齿轮3为与圆盘状的输出轴8同轴连结且输出减速旋转的输出侧部件。制动机构5安装于外齿齿轮3，对波动发生器4施加约束或阻止其旋转的制动力。

外齿齿轮3具备：圆筒状主体部31，其能够在半径方向上挠曲；外齿32，其形成于该圆筒状主体部31的开口端侧的外周面部分；隔膜33，其从圆筒状主体部31的开口端的相反侧的端部向半径方向的内侧延伸；以及刚性的凸台34，其与隔膜33的内周缘连结、且呈圆环形。外齿齿轮3同轴地装配于内齿齿轮2的内侧，外齿32从半径方向的内侧与内齿齿轮2的内齿21对置。凸台34夹持于圆环形的按压部件9与输出轴8之间，这三个部件由多个紧固螺栓10紧固固定。

波动发生器4具有：中空的输入轴部42，其具备轴孔41；宽度恒定的刚性的插塞43，其具备一体形成于该输入轴部42的圆形外周面的椭圆状外周面；以及波动轴承44，其装配于椭圆状外周面。在波动发生器4的输入轴部42的轴孔41插入固定有马达轴7。利用装配于插塞43且挠曲成椭圆状的波动轴承44而使得外齿齿轮3的圆筒状主体部31的形成有外齿32的部分挠曲成椭圆形。位于椭圆形的长轴Lmax的两端部分的外齿32与内齿齿轮2的内齿21啮合。

若利用马达轴7而使得波动发生器4高速旋转，则外齿齿轮3相对于内齿齿轮2的啮合位置在内齿齿轮2的圆周方向上移动。外齿齿轮3的齿数比内齿齿轮2的齿数少2n个(n：正整数)。在本例中，内齿齿轮2被固定，所以，外齿齿轮3随着波动发生器4的旋转而减速旋转。外齿齿轮3的减速旋转从与其凸台34连结的输出轴8向负载侧输出。

制动机构5在外齿齿轮3的圆筒状主体部31的内侧空间组装于隔膜33及凸台34、与波动发生器4之间。制动机构5例如为无励磁动作型的电磁制动器。在制动机构5沿着轴线1a的方向从凸台34侧朝向插塞43而配置有具备磁轭51及励磁线圈52的电磁铁部53、能够由电磁铁部53吸引的电枢盘54、作为旋转盘的摩擦盘55以及固定盘56。电枢盘54能够沿着引导销57在轴线1a的方向上滑动。在电磁铁部53与电枢盘54之间配置有弹簧部件58。利用弹簧部件58而将电枢盘54按压于摩擦盘55。

另外，制动机构5具备同轴地固定于波动发生器4的插塞43的旋转轴60。摩擦盘55以能够在轴线1a的方向上滑动且与旋转轴60一体旋转的方式安装于旋转轴60的外周面。在本例中，摩擦盘55具备：圆筒状凸台55a；以及盘主体部55b，其一体形成于该圆筒状凸台55a的外周面，圆筒状凸台55a的内周面借助花键式的滑动引导部64而支承于旋转轴60的外周面。

利用由弹簧部件58施力的电枢盘54而将摩擦盘55按压于固定盘56。摩擦力在摩擦盘55与固定盘56之间作为制动力而作用于固定在插塞43的旋转轴60。若电磁铁部53被励磁，则电枢盘54克服弹簧力而被向电磁铁部53侧吸附，由此使得摩擦盘55从固定盘56释放而将施加于旋转轴60的制动力解除。

进一步进行说明，制动机构5的电磁铁部53的磁轭51呈规定厚度的圆环形，利用未图示的紧固螺栓等紧固金属件并借助按压部件9而同轴地固定于外齿齿轮3的凸台34。在磁轭51的外周部同轴地固定有圆筒状壳体59，在圆筒状壳体59的开口端同轴地固定有固定盘56。

旋转轴60具备：插入轴部61，其插入至波动发生器4的插塞43的轴孔41；中空轴部62，其具备对摩擦盘55进行支承的外周面；以及大径的凸缘63，其形成于该插入轴部61与该中空轴部62之间。中空轴部62为在外周面形成有花键的花键轴，并插入到形成有花键槽的摩擦盘55的圆筒状凸台55a的内周面。这样，摩擦盘55借助花键式的滑动引导部64而以在能够沿轴线1a的方向滑动的状态下一体旋转的方式与旋转轴60的中空轴部62连结。另外，摩擦盘55的圆筒状凸台55a的外周面借助轴承65而支承于电磁铁部53的内周端部。

在此，电磁铁部53的固定盘56与摩擦盘55的圆筒状凸台55a之间由油封66(封闭部件)封闭。另外，向外齿齿轮3的凸台34侧露出的旋转轴60与摩擦盘55之间的花键式的滑动引导部64由安装于摩擦盘55的圆筒状凸台55a的端面的密封用盖67封闭。利用油封66及密封用盖67(封闭部件)而防止填充或供给至波动齿轮装置1内的润滑剂侵入摩擦盘55与固定盘56之间、以及花键式的滑动引导部64。

图2A、2B、2C是示出形成于摩擦盘与旋转轴60之间的花键式的滑动引导部64的例子的说明图。构成滑动引导部64的凸侧花键、凹侧花键与轴线平行地延伸，且在圆周方向上以等角度间隔而形成有多个。如图2A～图2C所示，凸侧花键、凹侧花键的截面形状可以设为各种形状。滑动引导部64只要为以使得摩擦盘55能够相对于旋转轴60在轴线1a的方向上滑动且与旋转轴60一体旋转的方式与旋转轴60连结的机构即可，并不限定于花键式的机构。

图3A、3B是示出能够代替花键式的滑动引导部64而使用的由滚动体和花键构成的滑动引导部的例子的说明图。图3A所示的滑动引导部64A在旋转轴60的外周面及摩擦盘55的内周面沿圆周方向以等角度间隔而形成有与轴线平行地延伸的花键槽(V槽)。在内周侧的花键槽与和其对置的外周侧的花键槽之间形成有沿轴线方向延伸的矩形截面的滚动体轨道槽64a。在本例中，形成有6列滚动体轨道槽64a。在滚动体轨道槽64a分别插入1个或多个滚珠64b(滚动体)。滚动体轨道槽64a优选在圆周方向上设为3列以上。关于图3B所示的滑动引导部64B，在矩形截面的滚动体轨道槽64a插入作为滚动体的1个或多个滚子64c。

(制动机构的其他例子)

接下来，配置于外齿齿轮3内侧的制动机构5能够利用电力制动器(励磁及无励磁的电磁制动器)、流体制动器、其他形式的制动器。例如，能够利用使用若施加磁场则瞬间从液体变为半固体的MR流体(Magneto Rheological Fluid)的MR流体制动器。MR流体制动器不会产生磨损粉、声音/振动，响应性/控制性也优异。

图4A是示出图1A所示的波动齿轮装置1中代替制动机构5而安装有MR流体制动机构100的情况的概要纵剖视图。MR流体制动机构100具备：制动壳体110；固定盘120，其一体形成于制动壳体110；旋转盘130，其以一体旋转的方式安装于旋转轴60；MR流体140，其填充至形成于固定盘120与旋转盘130之间的间隙；以及电磁铁部150，其为了对MR流体140进行励磁而配置于制动壳体110的内部。

旋转盘130为多层盘，在本例中，在中空轴131的外周面沿轴线方向以恒定间隔而形成有2个。制动壳体110的固定盘120与旋转盘130之间形成有填充有MR流体140的恒定间隙。另外，在2个旋转盘130的外侧端面与制动壳体110之间也形成有填充有MR流体140的恒定间隙。用于对MR流体140进行励磁的电磁铁部150在制动壳体110的内部配置于旋转盘130的外周侧。

在旋转盘130的中空轴131的中空部同轴地插入有与波动发生器4一体旋转的旋转轴60。中空轴131借助花键式的滑动引导部64而与旋转轴60连结。因此，旋转盘130以能够在轴线1a的方向上滑动且与旋转轴60一体旋转的方式安装于旋转轴60。此外，还可以代替滑动引导部64(参照图2A、2B、2C)而利用在滚动体轨道槽插入有滚动体的结构的滑动引导部64A、64B(参照图3A、3B)。

制动壳体110与旋转盘130的中空轴131的轴线方向的两侧部分之间由油封171，172封闭。另外，中空轴131的外齿齿轮3的凸台34侧的轴端部132借助轴承180而支承于制动壳体110的内周面。在轴端部132安装有密封用盖190，由此将中空轴131的中空部封闭。

MR流体制动机构100形成为如下构造：固定盘120、和与制动对象的轴一体旋转的旋转盘130交替地配置，在它们之间填充有MR流体140。若对电磁铁部150进行励磁而对MR流体140施加磁场，则MR流体140从液体变为半固体并使得固定盘120与旋转盘130之间产生剪切力，该剪切力作为制动力(阻力)而作用于旋转盘130。MR流体制动机构100使得盘表面的粘性摩擦随着施加于MR流体140的磁场的变化而发生变化，从而能够连续地针对旋转动作而控制扭矩，并且朝向波动齿轮装置1的制动机构。

此外，多层盘的总数、间隙、旋转部表面积根据线圈性能和使用的MR流体而适当地设计。另外，关于MR流体(市售品)的励磁的动态粘度各种各样，为2.6～800mm²/s(40℃)，但是，对于波动齿轮装置中使用的MR流体制动机构优选为68mm²/s以下。

接下来，图4B是示出组装有与MR流体制动机构100不同的结构的MR流体制动机构100A的波动齿轮装置1的概要纵面图。MR流体制动机构100A具备：固定盘120A，其形成于制动壳体110A；旋转盘130A，其借助滑动引导部64A而与旋转轴60连结；MR流体140A，其填充至形成于固定盘120A与旋转盘130A之间的间隙；以及电磁铁部150A，其对MR流体140A施加磁场。

旋转盘130A形成为如下结构：在形成于中空轴131A且向半径方向扩展的1个盘134的圆形端面呈同心状地形成有3个圆筒状盘。以相对于上述圆筒状盘以恒定间隙对置的方式设定制动壳体110A侧的固定盘120A的形状，在间隙填充有MR流体140A。电磁铁部150A配置于从轴线1a的方向与圆筒状盘对置的位置。

制动壳体110A与旋转盘130A的中空轴131A的轴线方向的两侧部分之间由油封171A、172A封闭。另外，中空轴131A的外齿齿轮3的凸台34侧的轴端部132A借助轴承180A而支承于制动壳体110A的内周面。在轴端部132A安装有密封用盖190A，由此将中空轴131A的中空部封闭。

此外，作为本发明中使用的制动机构，可以利用日本特开2009－264544号公报中提出的层叠型压电致动器。另外，还可以利用如下小型且紧凑的制动机构：能够利用日本特开2005－207544号公报中提出的环状体的弹性变形而阻止绕轴的轴线的旋转运动及轴线方向的直线运动。

如以上说明的那样，本例的波动齿轮装置1在其外齿齿轮3内侧的空置空间组装有制动机构5(100、100A)。在将波动齿轮装置1与马达连结而构成致动器的情况下，无需在轴线1a的方向上确保设置空间以便配置制动机构5(100，100A)。因而，能够实现轴长较短的扁平的带制动器的致动器。

另外，制动机构5(100、100A)固定于外齿齿轮3，其旋转轴60借助花键式的滑动引导部64(64A)而与波动发生器4的插塞43连结，所以，容易进行制动机构5(100、100A)的组装。

此外，在制动机构5(100、100A)的滑动引导部64(64A)设置有密封用盖67(190、190A)。另外，摩擦盘55(旋转盘130、130A)与固定盘56(120、120A)之间由油封66(171、172；171A、172A)密闭。由此，制动机构5(100、100A)与波动齿轮装置主体侧的部位隔离，能够防止润滑剂等异物侵入至制动机构5(100、100A)而产生动作不良等。

Claims (7)

1.一种波动齿轮装置，其中，

所述波动齿轮装置具备：

刚性的内齿齿轮；

挠性的外齿齿轮，其同轴地配置于所述内齿齿轮的内侧；

波动发生器，其同轴地配置于所述外齿齿轮的内侧；以及

制动机构，其配置于所述外齿齿轮的内侧、且约束或阻止所述波动发生器的旋转。

2.根据权利要求1所述的波动齿轮装置，其中，

所述制动机构为电磁制动器或流体制动器。

3.根据权利要求1所述的波动齿轮装置，其中，

所述制动机构具备：

固定盘，其固定于所述外齿齿轮；以及

旋转盘，其以一体旋转且能够在轴线方向上滑动的方式安装于所述波动发生器。

4.根据权利要求3所述的波动齿轮装置，其中，

所述旋转盘借助花键式的滑动引导部、或者在轴向轨道槽插入有滚动体的结构的滑动引导部而安装于所述波动发生器。

5.根据权利要求4所述的波动齿轮装置，其中，

所述波动齿轮装置具备安装于所述制动机构的封闭部件，以使得异物不会从外部侵入至所述固定盘与所述旋转盘之间、以及所述滑动引导部。

6.根据权利要求1所述的波动齿轮装置，其中，

所述外齿齿轮具备：圆筒状主体部，其能够在半径方向上挠曲；外齿，其形成于该圆筒状主体部的外周面；隔膜，其从所述圆筒状主体部的一端向半径方向的内侧延伸；以及刚性的凸台，其一体形成于该隔膜的内周缘，

所述波动发生器具备：刚性的插塞；以及波动插塞，其装配于该插塞的非圆形外周面，

所述制动机构在所述圆筒状主体部的内侧组装于所述隔膜及所述凸台、与和它们在轴线方向上对置的所述波动发生器的所述插塞之间，

所述制动机构为电磁制动器或MR流体制动器。

7.根据权利要求6所述的波动齿轮装置，其中，

所述制动机构具备：

固定盘，其固定于所述凸台；

旋转轴，其固定于所述插塞；

旋转盘，其以一体旋转且在轴线方向上滑动的方式借助滑动引导部而安装于所述旋转轴；以及

封闭部件，其防止异物从外部侵入至所述固定盘与所述旋转盘之间、以及所述滑动引导部。